package SingleLinkedList;

/**
 * 将一个链表，进行荷兰国旗划分,分为 小于，等于，大于 3个区域
 *
 * @author Liaorun
 */
public class SmallerEqualBigger {

    public static class Node {
        public int value;
        public Node next;

        public Node(int value) {
            this.value = value;
        }

        public void print() {
            Node cur = this;
            while (cur != null) {
                System.out.print(cur.value + "->");
                cur = cur.next;
            }
        }
    }

    /**
     * 将单链表全部节点放到数组，使用快排的partition的方法完成任务
     *
     * @param head  头节点
     * @param pivot 等于区的值
     * @return 新的头节点
     */
    public static Node listPartition1(Node head, int pivot) {
        if (head == null) {
            return head;
        }
        Node cur = head;
        int i = 0;
        while (cur != null) {
            i++;
            cur = cur.next;
        }

        Node[] nodeArr = new Node[i];
        cur = head;
        // 将单链表全部节点放到数组
        for (i = 0; i != nodeArr.length; i++) {
            nodeArr[i] = cur;
            cur = cur.next;
        }
        arrPartition(nodeArr, pivot);
        // 找到对应的顺序后，将链表元素连接起来
        for (i = 1; i != nodeArr.length; i++) {
            // 前一个指向下一个
            nodeArr[i - 1].next = nodeArr[i];
        }
        // 最后一个指向null
        nodeArr[i - 1].next = null;

        return nodeArr[0];
    }

    /**
     * 荷兰国旗的数组解法
     *
     * @param nodeArr 需要 分层 3个区的数组
     * @param pivot   等于区的值
     */
    private static void arrPartition(Node[] nodeArr, int pivot) {
        // 小于区的右边界
        int small = -1;
        // 大于区的左边界
        int big = nodeArr.length;
        // 当前判断元素的指针
        int index = 0;

        while (index != big) {
            if (nodeArr[index].value < pivot) {
                swap(nodeArr, ++small, index++);
            } else if (nodeArr[index].value == pivot) {
                index++;
            } else {
                swap(nodeArr, --big, index++);
            }
        }
    }

    private static void swap(Node[] nodeArr, int i, int j) {
        Node tmp = nodeArr[i];
        nodeArr[i] = nodeArr[j];
        nodeArr[j] = tmp;
    }


    public static Node listPartition2(Node head, int pivot) {
        if (head == null) {
            return head;
        }

        // 需要6个辅助变量
        // small head
        Node sH = null;
        // small tail
        Node sT = null;
        // equal head
        Node eH = null;
        // equal tail
        Node eT = null;
        // big head
        Node mH = null;
        // big tail
        Node mT = null;

        // save next node
        Node next = null;

        // every node distributed to three lists
        // 每个节点 分成3个子单链表：小于链，等于链，大于链
        while (head != null) {
            next = head.next;
            head.next = null;
            if (head.value < pivot) {
                if (sH == null) {
                    sH = head;
                    sT = head;
                } else {
                    sT.next = head;
                    sT = head;
                }
            } else if (head.value == pivot) {
                if (eH == null) {
                    eH = head;
                    eT = head;
                } else {
                    eT.next = head;
                    eT = head;
                }
            } else {
                if (mH == null) {
                    mH = head;
                    mT = head;
                } else {
                    mT.next = head;
                    mT = head;
                }
            }
            head = next;
        }

        // small and equal reconnect
        // 如果有小于区
        if (sT != null) {
            sT.next = eH;
            // 下一步，谁去连接大于区域的头，谁就变成et(等于去的尾）
            eT = eT == null ? sT : eT;
        }

        // all reconnect
        // 如果小于区域和等于区域不是都没有
        if (eT != null) {
            // 直接和大于区的头连接
            eT.next = mH;
        }

        // sH - eH - mH, 从左向右，谁不为空谁就返回
        // 在一开始判断头不为空，（猜测）应该就不会出现全为空的情况
        return sH != null ? sH : (eH != null ? eH : mH);
    }
}
